YAPI MALZEMESİ II DERSİ ÖZETİ 1. BAĞLAYICI MADDELER • Yağlı kireç, Alçı ve çimento bağlayıcı maddelerin en önemlileridir • Genelde sıvı haldedirler ancak HC’lu gibi sıvı kıvamda onları da vardır. • En eski bağlayıcı madde kireçtir. • Bu malzemelere su eklenince plastik bir hamur elde edilir. Belirli bir süre sonra hamur prizleşir; yani katılaşır. Bu hal değişimi fizikokimyasal bir olaydır. • Priz yapma bakımından bağlayıcı maddeler iki gruba ayrılır: Hidrolik bağlayıcılar (örnek: çimento), Hava bağlayıcılar (örnek: yağlı kireç) • Çimentodan önce bağlayıcı maddeler olarak toprak, toprak-kireçtaşı karışımları, kireç, alçı, doğal puzolanlar kullanılmıştır. 1.1
Puzolanlar • İçinde koloidal elemanlar ve aktif silis içerir. • Tek başlarına bağlayıcı özellikleri yoktur. • Kireç veya Çimento ile karıştırılınca bağlayıcı özellik kazanır. Yani reaksiyon için Kalsiyum Hidroksit gerekir. Kireçle birleşince Kalsiyum Silikat tuzuna dönüşür. • SiO2 ve az miktarda Al2O3 içerir. • Doğal puzolanlar: volkanik tüf, tras ve pomza taşlarıdır. • Yapay puzolanlar: Pişmiş kil, şeyller, uçucu kül, yüksek fırın cürufu, silika dumanı ve pirinç kabuğu külü, … • Silis / Alumin (asit karakterli) + Kireç (baz karakterli) olduğundan Puzolanik reaksiyon Asit – Baz reaksiyonudur. • Puzolanların iş için uygunluğu: Puzolanik Aktivite Deneyi, Aktif Silis Oranı, Camsı Faz Oranı (Kristal yapı azsa reaksiyona girme yeteneği artar. Özgül Yüzey Alanı (yani incelik) ile belirlenir. 1.1.1. • • • •
Puzolanik Aktivite Deneyi Bir çimento hamuru hazırlanır. İçine katılan çimentonun %20si kadar deney puzolanı konur. Yayılma deneyi yapılır. +%5’ten daha fazla yayılmaması istenir. Bu hamura 7. ve 28. günlerde basınç deneyi yapılır. Eğer basınç dayanım değerleri, kontrol karışım dayanımının %75ini sağlarsa bu malzeme PUZOLANdır.
1.1.2. Yapay Puzolanlar • Pişmiş Kil: Puzolan oluşturmak amacıyla 6000C – 9000C arasında ısıtılır. Elde edilen madde çimento inceliğinde öğütüldükten sonra çimentoya karıştırılarak kullanılır. Maliyet çoktur, uygulanmaz. • Uçucu Kül: Termik santrallerde toz halindeki kömürün yanmasından sonra baca filtrelerinde tutulan malzemedir. Linyit kökenli küllerde CaO miktarı yüksektir; C tipi (kalkersi) uçucu kül denir. Taşkömürü kökenli küllerde SiO2 miktarı yüksektir; F tipi (silisli) uçucu kül denir. o Çimento katkı maddesi o Gaz betonu yapımında o Hafif yapı elemanları yapımında o Enjeksiyon betonu yapımında kullanılır. o Normal betonda belli oranda kum yerine o Hafif agregalı beton yapımında o Tuğla ve yol yapımında
• Yüksek Fırın Cürufu: Demir cevherinden demir alındıktan sonra geriye kalan maddedir. İçinde Silis, Alümin ve Kireç bulunur. İçine az miktarda bağlayıcı madde katılırsa çimento yapısına benzer. Hızlı soğumaya tabi tutulmazsa Puzolanik özelliği kaybolur. • Silika Dumanı: Saf kuvartzın kömürle redüklenmesi sonucu elde edilen yan ürüne denir. Yüksek oranda amorf silis içerir. Yüksek dayanımlı betonların yapımında kullanılır. Çok incedir. Süper akışkanlaştırıcı katkı maddesiyle kullanıldığında betonun mekanik özelliği önemli ölçüde yükseltmektedir. 1.2. • • • • • • • • • • • • • • • 1.2.1 • • • • 1.3. • • • • • • • • • • • •
Kireç Hammaddesi kalker, kireçtaşıdır; ancak %30a kadar MgCO3 içeren kireçtaşı da (dolomit) kullanılır. Az miktarda SiO2, Al2O3 ve FeO3 da bulunabilir. Kalsinasyon: Kalkerin öğütülerek 9000Clik döner fırınlarda pişirilmesidir. CaCO3 + 9000C → CaO + CO2 Çalı Kireci: Yakılma işlemi odun kömürle yapıldığında denir Kirecin söndürülmesi: CaO + H2O → Ca(OH)2 + 4000C Fabrikalarda elde edilen sönmüş kirece Hidrate Kireç denir. Karbonatlaşma: Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H20 Kireç fazla su ile söndürülürse Yağlı Kireç olarak adlandırılır. Kireç tamamen söndürülmezse olay yapıda tamamlanır ve kirecin kullanıldığı yerlerde kusurlar oluşur. Kireç şantiye kireç havuzunda en az 15 gün su içinde bekletilmelidir. Kireç harçlara plastiste ve işlenebilirlik kazandırmak için eklenir. Melez Harç: 1-2 kısım Kireç + 5-6 kısım Kum Taşıyıcı elemanların üretiminde mekanik dayanımları zayıf olduğundan kullanılmamalıdır. Kireçli kalın harç sıvası yapılmamalıdır. Havadaki CO2’yi alamaz orta kısım plastik kalır. Su ile eridiğinden su ile temas edecek yapılarda kullanılmamalıdır. Plastik özellikleri fazla olduğundan duvar sıvaları için idealdir. Su Kireci İçinde %10 - %25 kil içeren kalkerin pişirilmesi ile elde edilir. Pişirme sonunda, kalkerin ayrışması ile oluşan kireç, kilin içinde bulunan silis ve alüminle birleşir. Ufak parçalar halinde bulunan kireç öğütme yerinde su ile söndürülerek ince toz haline getirilir. 2CaO.SiO2 içerdiğinden suda da katılaşabilir; su yapılarında kullanılabilir Mekanik dayanımı yağlı kirece nazaran çok fazladır. Alçı Alçı CaSO4’ün çözünen ve çözünmeyen türlerinin karışımından oluşur. Hidrolik bağlayıcıdır. Su etkisiyle donar. Çekme dayanımını arttırmak amacıyla içine lifli malzemeler katılabilir. Jips veya alçı taşının öğütüldükten sonra uygun sıcaklığa ısıtılarak kısmi dehidratasyon işlemine uğratılıp, öğütülmesi ile elde edilir. 2CaSO4.H2O + (110-1300C) →CaSO4.1/2H2O +1.5 H2O Sıcaklık 175 – 2050C üstüne çıkarsa tüm suyunu kaybedip anhidrit hale gelir. Toz bağlayıcı değildir. Priz yapmaz. En önemli özelliği hidratasyonudur. Hidratasyon: Sıcaklığın etkisiyle hidratasyon suyunu yitiren alçı su ile birleşerek donar. Gerektiğinden fazla su kullanmak iyi değildir. Hidratasyona katılmayan fazla su alçının içine dağılır, kalan su buharlaşıp gözenekli bir kütle oluşturur. Gerekli su alçının cinsine göre değişir Su miktarı azsa alçı çabuk donar. Geciktirici: Şeker, Boraks gibi viskozitesi fazla mad. katılır. Alçı + Tutkallı su → Stukko: Kurak iklimler için uygun sert yapı malz. oluşur. Basınç dayanımı 7-14 MPa’dır. İnceliği, su miktarı, dolgu ve yabancı madde varlığı etkiler.
• • • • • 1.4. • • • • • • • • • • • • • •
Yangına karşı dayanıklıdır. Anhidrit CaSO4 + 6000C + %1 K2SO4 (şap / jelatin) → Keene’s Cement: Sert kaplama malz. Alçıpan karma suyuna HO2 veya CaCl2 eklenerek gözenekli yapı oluşturulursa yalıtımı arttırır. Fosfojips: Yapay alçıdır. Gübre fabrikalarının atıklarından elde edilir. Türkiye’de doğal alçı fazla miktarda bulunduğundan kullanılmaz. Desülfojips: Yapay alçıdır. Termik santral bacalarının yıkanması sırasında açığa çıkar. Çimento Üretimi İlk maddeler: Kalker + Kil. Kalkerli malz. olarak: Kalker - Marn Killi malz. olarak bol silisli kil - marn - şist kullanılır. Yüksek sıcaklıkta kalkerin ayrışması sonucunda CaO, kilin ayrışması sonucunda silis, alümin ve demir oksit oluşur. Bunlar yüksek sıcaklıkta yine birleşerek silikat ve alüminatları oluşturur. 1 ton Portland Çimentosu için 1.6 ton hammadde kullanılır. Bunun yaklaşık %80’ni kalkerdir. Kalker ağırlığının %44’nü oluşturan CO2’yi kaybeder. Karışım için yaş ve kuru olmak üzere iki yöntem kullanılır. Yaş Yöntem: Kil havuza gönderilir su içinde dağılması sağlanır. Sonra kırmataş halindeki kalkerle ıslak olarak değirmende öğütülür. Tekrar havuza aktarılıp karıştırılır. İstenen bileşim sağlanınca karışım fırına gönderilmek üzere sulu kıvamda depolanır. Maliyeti yüksektir. Kuru Yöntem: Kalker ve kil öğütülür. Saptanan miktarda karıştırılır. Karıştırma basınçlı hava kullanarak yapılır. Karışımda %10 – 12 su bulunur. Farinler (=Karışım) yaş yöntemde 80-100m uzunluğundaki, kuru yöntemde 40-50m uzunluğundaki döner fırınlarda pişirilir. Fırınların çapı 2-4m. Devirleri 20-60 d/saat. Eğimleri %3-7dir. Çelik fırınların iç yüzeyi ateş tuğlası ile kaplıdır. Fuel-Oil, kömür, doğalgaz yakar. Klinkerlerin hızlı soğuması için soğutuculara gönderilir. Klinkerlerin bağlayıcılık kazanması için çok ince öğütülmesi gerekir. Çimentonun priz süresini ayarlamak için %3-6 alçıtaşı eklenir. Bu prizin gecikleştirir. Çimentonun kullanılması için en fazla 750C olması gerekir. Çimento 4 aydan fazla bekletilmemelidir. Ortamdan nem alıp basınç kaybına uğrarlar. İki yıl beklemiş çimento dayanımının %60ını kaybeder. İlkel malzeme fırına gelinceye kadar: 1. Malzeme içindeki su buharlaşır. (1000C) 2. Kildeki bileşim suyu ayrışır. (5000C) 3. Kalsiyum Karbonatın ayrışımı (9000C) 4. Kireçle silisin bileşimi (12000C) • Bu olaylar sonucu çimentoyu oluşturan elemanlar fırında birbirleriyle birleşir. • Silisin Kireçle birleşmesi sonucu 4 çeşit kalsiyum silikat tuzu oluşur: • C3S: Çimentonun prizini çabuklaştırır. İlk hızlı dayanım kazandırır. Fazla kireç ortaya çıkarır. Kireç su içinde çözünür ve yeri boşalır dayanımını düşürür. Su yapılarında kullanılmaz. Kimyasal etkilere karşı dayanıklı değildir. Kuvvetli bağlayıcıdır. • C2S: Çimentonun yavaş sertleşip bir haftadan sonra dayanım kazanmasını sağlar. Kimyasal etkilere karşı dayanıklıdır. • C3A5: Çimentonun yavaş fakat sürekli dayanım kazanmasını sağlar. • C5A3: Priz olayına katkısı vardır. • C3A: Su ile kuvvetli reaksiyona girer. Fazla ısı açığa çıkarır. Kütle betonlarında suyu buharlaştırıp hidratasyona zarar verebilir. Çok hızlı dayanım kazandırır. Hızlı priz yapar. C3A’lı çimentolar sülfatlı zeminler için uygun değildir. C3A (< %5) hidratlaşınca etrenjit oluşur. Kimyasal etkilere karşı dayanıksızdır. Bağlayıcılık özelliği düşüktür. • C4AF: Döner fırında klinkerleşme sıcaklığını düşürür. Çimentoya fazla dayanım kazandırmaz. Bağlayıcılık özelliği düşüktür. Fazla ısı açığa çıkarır. Kimyasal etkilere karşı dayanıklıdır.
• Tobermorit (Kalsiyum Silikat Hidrate jeli) → Sudan uzak tutulmalıdır. Kireci dışa vurur. • Etrenjit C3A + Alçı → Hacim büyümesine (200 kat) yol açar. Betonu patlatır. 1.4.1. • • •
Portland Çimentoları Hidrolik bağlayıcıdır. Priz yapar. Çimento + Su + Kum → Çimento Harcı Standartlarda çimentonun bileşiminde MgO %5’ten SO3 %3’den Erimez kalıntı %1’den Yabancı Maddeler %1’den fazla olamaz. Kızdırma kaybı %4’ü geçmemelidir. • A/F ≥ 0.64 için Bogue Formülleri ile çimento karma oksit bileşenleri hesaplanabilir. Traslı çimentolarda bu formül kullanılmaz.
1.4.2. Çimentoların İnceliği • Blane aletiyle ölçülür. Özgül alan yöntemine dayanır. • 74 mikron boyutlu elekten eleyerek bu çaptan küçük tanelerin miktarı hesaplanmaktadır. • Çimentonun hidratasyonunda ve bağlayıcılık özelliğini etkiler. Beton dayanımını arttırır. • Çimento hidratasyonu dıştan içe doğru gelişir. 90 günde %95 oranında çalışır. • Çimentonun özgül ağırlığı 3.10-3.15 dolaylarındadır. Traslı çimentolarda 2.9’a düşer. 1.4.3. Çimentoların Prizi • Normal Portland çimentolarında prizin 1 – 10 saatte arasında tamamlanması istenir. • Priz özelliğine göre çimentoların kullanım yeri farklıdır. Su kaçakları için çimentoların 8-15 dak. priz yapması istenir. • Sıcaklık arttıkça priz süresi kısalır. • Bağlayıcı madde hamurunda fazla su kullanmak priz süresini arttırır. • Bekletilmiş çimentolarda priz geç başlar. • %2 CaCl2 prizi çabuklaştırır. Fazlası donatı paslanmasına ve beton büzülmesine yol açar. • Prizi geciktirmek için %2-4 oranında alçı kullanılır. • Yalancı Priz: Sıcak klinker kullanıldığında katılan alçıtaşının bir kısmının alçıya dönüşmesi • Çimentoların priz süresi vicad iğnesi ile saptanır.Çimento hamuru hazırlanıp standart kaba konur. Vicad iğnesi belirli yükseklikten düşürülür, batma miktarı ölçülür. Belirli zaman aralıklarında tekrarlanır. İğne ucunun 3-5mm uzaklıkta olması halinde priz başlar ve iğne 1mm batıncaya kadar priz sürer. 1.4.4. • • • • • • • • • • •
Çimentonun Mekanik Dayanımı Testleri çimento hamuru’na uygulanır. (1 kısım çimento, 3 kısım kum ve 0.5 kısım su) Çimento hamurunda standart kum “Ottowa” yada “Rilem” kumu kullanılır. Çimento kalitesinin belirlemede 7. ve 28. günlerde yapılan basınç deneyi baz alınır. Hidratasyon olayını etkileyen tüm faktörler çimento dayanımını etkiler. Hidratasyon olayıyla çimentonun zamana bağlı dayanım kazanması doğru orantılıdır. 500 güne kadar uygun sonuçlar veren denklem : f = a + b*lnt a ve b sabitleri deneylerle saptanır. Beton dökümü -5oC ile 35-40oC arasında yapılmalıdır. -5oC’nin altında betonun içerdiği su donarak hacim genleşmesi oluşur. İçinde C3A ve C3S gibi hızlı hidratasyon yapamayan çimentolar dayanım bakımından sıcaklık düşmesinden çok etkilenirler. Havanın rutubetinin düşüklüğü ve rüzgarlı havalarda betondaki su buharlaşabilir. Sıcak ve kuru hava beton dökümü için uygun değildir. Önlem alınmadığı taktirde dayanım düşer, rötre oluşur. Dayanım artışını hızlandırmak için, o Prizi çabuklaştıran katkı maddeleri kullanmak, o Buhar banyosu yaptırmak. (1atm basınç 65-85oC sıc. yada yüksek basınçta 200oC)
• • • • • • • •
1.5. •
•
• •
• • • • • • • •
Rötre tamamen çimentonun neden olduğu olaydır. Suyun fazlalığına, çimentonun cinsine ve hidratasyon ısısına bağlıdır. Termik Rötre: Büyük kütle betonlarında iç sıcaklık yükselir, dış kısım soğur ve büzülür. Büyük kütle ise dış kısmın büzülmesini önler ve beton çatlar. Bu olaya hidratasyon ısısının yol açar. Çimentonun iç ve dış tesirlerden etkilenmesine Kimyasal Dayanıklılığı denir. Asitler, Sülfatlar, Bazı iyonlar ve Asitli karbonik suların betonu olumsuz etkiler. Çimento içindeki sönmemiş kireç, magnezi ve SO3 betonun hacim sabitliğini bozar. Su ile reaksiyona girerek hacim artmasına neden olur. Cl- iyonu donatının paslanmasına neden olacağından %0.1’den fazla olmaması istenir. Sönmemiş kireç ve magnezi Le Chatelier deneyi ile anlaşılır.Le Chatelier Halkası cam üstüne konur. Harç ile doldurulur ve yüzeyi düzeltilip cam ile kapatılır. Üzerine ağırlık konur. İğnenin iki ucu arası uzaklığı ölçülür. 24 saat kalıp su içinde tutulur. Uzaklık tekrar ölçülür. Aradaki fark CaO varlığını gösterir. Sonra 4 saat kaynar su içinde kalan kalıptaki iğne uçları arası uzaklık MgO varlığını gösterir. Ölçülen uzaklıklar sırasıyla a,b,c olmak üzere : b-a ≤ 4mm ve c-a ≤ 10mm olması istenir. Özel Çimentolar Cüruflu Çimentolar. Genel olarak %12-18 A, %26-34 S, %42-48 C içerir az oranda başka bileşiklerde bulunabilir. Kil yerine, Agrega yerine, bağlayıcı madde ile karıştırılarak kullanılır. C3A oluşmadığından Sülfata (Kimyasal etkilere) dayanıklıdır. Bartın ve İskenderun Çimento Fabrikalarında üretilir Soğuk havada kullanılmaya elverişli değildir. Hidratasyon ısıları düşüktür (kütle betonu için uygun), yavaş ilerler, uzun süre kür gerektirir, kurak iklimlerde kullanılmaz. Maliyeti düşüktür. Geçirimsiz beton yapımına uygundur. Alüminli Çimentolar: Genelde %40-45 A, %35-42 C, %5-15 F ve %4-10 S içerir. Karma oksitleri CA ve C2S’dir. Mekanik dayanımları çok fazladır (1 günlük dayanım = 8 aylık Portland çimentosu). Yüksek sıc. dayanıklıdır. Hidratasyon ısısı çok yüksektir, çok fazla su gerektirir. Çimento asit karakterli olup asitlerden zarar görmez. Başka bağlayıcıyla birleştirilirse öz. yitirir. Tünel barajlarda su sızıntısında kullanılır. Uçucu Kül Çimentoları: Çimentoya %10-30 arası katılır. İstenen mekanik özellikleri sağlandığı taktirde sülfata dayanıklılık, geçirimsizlik, düşük hidratasyon ısısı sağlar. Katkılı ve Traslı Çimentolar: Klinker + Puzolan + Alçı ile öğütülmesiyle oluşur. Her tras çimentoya katılmaz. KÇ’lerde en çok %19 TÇ’lerde %40 tras bulunur. Çevre kirliliği azdır. İyi kohezyon özelliği vardır. Hidratasyon ısısı düşüktür. Uzun süreli dayanım artışı gösterir. Zararlı ortamlara dayanıklıdır. İyi bakım gerektirir. İlk dayanımı düşüktür. Soğuk bölgelerde dikkatli kullanım gerektirir. Çok ince trasla öğütülmüş çimentolarda erken rötre fazladır. Büyük kütleli yapılar, temel inşaatları, yapı elemanı üretimi için uygun yüksek dayanım gerektiren yapılar için uygun değildir. Beyaz Çimento: Mimari amaçlı kullanılır. Hammaddesi kaolen, mermer tozu ve çimentodur. Mekanik dayanımlarının PÇ 32.5 ile aynı olması istenir. Renkli Çimento: Beyaz çimentoya %1-5 metal oksit ilavesiyle elde edilir. Harç Çimentosu: %60a kadar Puzolan içeren tamir amaçlı özel bağlayıcıdır. 7. ve 28. gün basınç dayanımının 10-16 MPa olması istenir. Süper Sülfat Çimentosu: %65 yüksek fırın cürufu içerir. Anhidrit alçı ve %5 PÇ Klinkeri var. Hidratasyon ısısı düşüktür. Deniz yapıları, temeller, kanalizasyon, kütle betonu için uygundur. Erken Dayanımı Yüksek Çimentolar: Çok ince öğütülmüşlerdir. Hızlı dayanım gerektiren yerlerde kullanılır. 2 ve 7 günlük dayanımları 30-40 MPa’dır. 28. gün dayanımı 52.5 MPa’dır. Sülfata Dayanıklı Çimento: C3A oranı %5’ten küçüktür. Sülfatlı su içeren zeminler için en dayanıklı çimentodur. Hidrofob Çimentolar: Rutubete karşı dayanım için Klinkere hidrofob bir eleman (stearik asit) eklenip öğütülmesi ile elde edilir. Rötresiz Çimentolar (Grout): İçlerinde bir miktar Al tozu vardır. İçlerinde jips, kireç alüminat türü katkılar vardır. Hidratasyonda genişleyip rötreyi karşılar.
2. AGREGALAR • Beton hacminin %60-80ini oluşturur. • Karayolları’nın ana malzemesidir. • İstenen özel koşullarla birlikte sert, temiz, yüksek dayanımlı ve kim. etkilere dayanıklı olmalı. • Aderans: Çimento hamuru ile agrega arasındaki fiziksel ve mekanik bağlantı. • Tüvenan: Kum ve çakılın bir arada bulunduğu malzemeye denir. • Betonda agrega kullanımı büzülmeyi azaltır, betonun çevre koşullarına dayanıklılığını arttırır. Betonun yüklere karşı dayanımını sağlar. Beton maliyetini düşürür. • Doğal agregalardan çakıl ve kum, derelerden, eski dere yataklarından oluşan ocaklardan denizlerden ve çöllerden karşılanır. Yapay agrega da üretilebilir. • En iyi malzeme derelerden elde edilir. Ocak malzemelerinde kil oranı yüksektir. • Deniz kumu temiz ve homojen olmasına karşın tuz bulundurduğundan kullanılmamalıdır. Tuzlu kum kullanılırsa yapının nemli olmasına yol açar. Deniz kumunda organik artıklar da bulunabilir. Agreganın yerleşmesini zorlaştırır. • Çöl ve ova kumları ince tanelerden oluştuğundan genelde uygun değildir. • Doğal agrega olan çakıllar yuvarlak şekillidir. • Büyük doğal taşların konkasörle parçalanması sonucu elde edilen kırma taştır. Konkasör çeneleri ayarlanarak istenilen boyutta agrega yapılır. Yapılarda kullanılması tavsiye edilmez. • Doğal agregaların dışında, özellikle hafif beton üretiminde kullanılan yapay agregalar vardır. • Kırma kumlar tane dağılımının düzgün olması ve temiz olması durumunda köşeli yüzeyleri nedeniyle çimento harcına iyi bağlanabilmektedir. • Bir agrega örneğinin granülometrik bileşimi elek analizi sonucu saptanır. • Dairesel delikli eleklerin daha gerçekçi sonuçlar verdiği söylense de yapım kolaylığı nedeniyle örgülü kare delikli eleklerin kullanımı yaygındır. 2.1. • • • •
• • • • • • • •
Granülometri Deney ince agregada en az 1kg, iri agregada en az 3kg numune üzerinde yapılır. Az miktardaki numunenin büyük agrega yığınlarını temsil etmesine dikkat edilmeli. Denek agrega yığınının alt ve üst kısımlarından alınmaz. Üst kısmın 5-10cm altından alınır. Denek agreganın değişik yerlerinden sondalanarak alınır. Biriktirilir. Dörde ayrılıp karşılıklı iki parçası alınır. Kalan malzeme karıştırılır tekrar silindir şekline sokulur sonra karşılıklı iki dilimi atılır. Buna çeyrekleme denir ve deney için gereken miktara kadar bu işlem tekrar edilir. Kalan örnek laboratuara geçirimsiz torba içinde götürülür. Etüvde kurutulur. Elekte elenir. Hassas terazide tartılır. Granülometri eğrisi çizilir. Eğer granülometri eğrisinde yatay çizgi varsa bu o aralıkta dane yok anlamına gelir. Kesikli granülometri denir. Doğal değildir. Eğrinin yatay eksene yaklaşması durumunda ise iri agrega fazladır. Çok fazla iri agrega içere içeren betonların işlenmesi zordur. Kumda aşırı iri tanelerin varlığı ayrışım yapma olasılığını arttırır. Perdahlamayı zorlaştırır. Kolay beton elde edebilmek için agrega içinde 0.02mm’den küçük tanelerin olması gerekir. Tane dağılımını en fazla tutulanı ve en fazla sıklığı sağlayan Fuller bağıntısıdır. İyi bir tane dağılımına karışımın beton içindeki performansı gözlenerek karar verilir. Agrega bileşiminin diğer karakteristiği incelik modülüdür. Elek üzerinde kalan kümülatif malzeme yüzdelerinin yüze bölümüdür.
• • • • • • • • • • • • • • • 2.2.1 • • • • • • • • • • • •
Agregaların çimentoya yapışması için yüzeylerinin ince su tabakası ile ıslanması gerekir. Islanma suyu beton sertleştikten sonra buharlaştığından agrega granülometrisinin ince olmaması gerekir. Boşluklar betonun dayanımını düşürür. Islatma suyunu en alt düzeyde tutmak gerekir. Tamamen kuru Taneler: Agregada hiç su bulunmaz. Agreganın etüvde kurutulması gibidir. Kuru Yüzeyli Doygun Taneler: Yüzeyi kuru için boşlukların bir kısmı suyla doludur Kuru yüzeyli Doygun Taneler: Agregaların yüzeyi kuru, iç boşlukları su ile doludur. İDEAL Islak Taneler: Tüm boşluklar ve yüzey su ile kaplıdır. Agrega üzerindeki yeterli kalınlıktaki su tabakası oluşturmak için BOLOMEY formülü hesap. Bolomey formülü 0.2mm’den küçük taneler için kullanılmaz. Çimento ve agrega için gerekli su yüzdesi ağırlığının %23’ü olarak kabul edilir. İnce malzeme %si arttıkça ıslatma suyu miktarı artar. Köşeli taneli karışımlar, yuvarlak taneli karışımlara kıyasla daha fazla ıslatma suyu gerektirir. İri agregada ıslatma suyu toplam ağırlığının %1-2’si kumlarda, %5-9’u TSlarında agrega yığınını ıslatmak için gerekli su miktarı S=α(10-k)’dır. Betona katılacak su miktarı hesaplanırken agregadaki su miktarı çıkartılmalıdır. Kumda rutubet hacim genişlemesi yaratır. Kumda %5 rutubet varsa hacmi %30 artmış demektir. Kumdaki su nedeniyle karıştırma suyu azaltılmazsa beton dayanımı düşer. Agregaların miktarı hacim yerine ağırlık cinsinden hesaplanır. Betonda sakınca ortadan kalkar. Agregaların Niteliksel Özellikleri Porozitenin küçük olması tanelerinin dayanımının arttığını gösterir. Tanelerin kuru yüzey doygun durumda olup olmadıklarını anlamak için standart kesik koni kullanılır. Kurutma işleminde koni kumla doldurulur. Koni kaldırılırken hemen dağılıyorsa çok kuru, dağılır gibiyse kuru yüzey doygun, hiç bozulmuyorsa ıslaktır. Agregaların BHA’lıkları: granülometriye, kusurlu madde yüzdesine, yerleştirme şekline, agreganın özgül ağırlığına, kumun su içeriğine bağlıdır. Granülometri düzgün, kuru, kusurlu maddesi az, sıkıştırılmış ve özgül ağırlığı fazla olan agregaların birim ağırlıkları farklı olur. Tüvenan malzemenin BHA=1,35-1,50 kg/lt’dir. Özgül ağırlık, agreganın ağırlığının, gerçek eşdeğer su hacminin ağırlığına oranıdır. Özgül ağırlığının saptanmasındaki zorluk, gerçek boşluksuz katı hacmin bulunmasıdır. Agregaların özgül ağırlığı 2,4-2,8 arasındadır. Agreganın içindeki katıların gerçek hacminin toplam hacme oranına kompasite denir. Kompasitenin normal betonda en fazla olması gerekir. Düşük kompasiteli agrega ile üretilen betonun kompasitesini ve dayanım düşük olur. Beton boşluklu olup fazla çimento gerektireceğinden beton maliyeti yükselir. Kompasitesi düşük agregada kusurlu tane yüzdesi fazladır. Agrega ile çimento hamuru arasındaki termik genleşme katsayısı çok farklıysa betonda parazit gerilmeler doğar. Aderans zayıflar. Büyük kütleli betonlarda beton yüzeyi ve iç kısımlar arasındaki sıcaklık farkları nedeniyle oluşan genleşmeler iç gerilmeyi arttırır. Agreganın özgül ısı değeri sıcak ve soğuk koşullarda beton üretiminde sıcaklığı kontrol edebilmek için gerekli hesaplarda kullanılır. Termik iletkenlik katsayısı izolasyon amaçlı betonlar için önemlidir.
2.3.
Tanelerin Şekil ve Biçimleri • En uygun agrega küre veya küp şekline yaklaşanlardır. Yassı uzun taneler kusurlu tanelerdir. Bunların boyları enlerinin 3 katıdır. Toplam agrega miktarının %15ini geçmemelidir. Bu tip agregalar kompasiteyi düşürür, betonun işlenebilme yeteneğini düşürür. • Tanelerin pürüzlülüğü çimentoyla agreganın aderansını arttırır. Agrega Örneği
Yüzeyi
Volkanik Cam, vitrifiye cüruf Çakıl, mermer Kumtaşı Bazalt, kireçtaşı Granit, Gabro, Gnays Pomza, Cüruf, Klinker
2.4. • • •
•
2.5. • • • • •
Camsı Pürüzsüz Granüler Sert, pürüzlü Kristalli Boşluklu,pürüzlü
Agregaların Donmaya Karşı Dayanımı Betonun donma sırasında parçalanmasında en çok agregalar rol oynar. Kırmataş agregaların su emme oranı %0.5’den az ve basınç dayanımı 150MPa’dan büyük ise bu agregalar dona dayanıklıdır. Don etkisi: Örneğe Na2SO4 veya MgSO4 eriği emdirilir, sonra kurutulur. Kuruma sırasında kristalleşme olur. Bu işlem 5 defa tekrarlanır. Na2SO4 eriyiği içinde belirli koşullarda, belirli bir süre tutulan agrega tanelerinin eleme sonucu parçalanıp ayrılan tane yüzeyleri tüm malzemenin kum için %15, çakıl için %18’ini aşmamalıdır. MgSO4 eriyiği için aynı değerler kum %22, çakılda %27’dir. Alman standartlarında bu deney su ile yapılır. Su emdirilen agrega örnekleri dondurulur. Çözme ise suda gerçekleşir. Donma havada yapılırsa 20 defa, suda gerçekleştirilirse 10 defa yapılır. Su içinde donma, agrega boşluktaki su kaçamayacağından daha şiddetlidir. Bu deney sonucunda agregada parçalanma %4’ün altında kalmalıdır. Agreganın Mekanik Özellikleri Agregaların basınç dayanımı 100MPa’dan yüksek olmalıdır. Ortalama basınç dayanımı 200 MPa dolaylarındadır. Yol agregalarında max. aşınma %30; yapı agregalarında %50’dir. (500 devir) Darbe ve aşındırma deneyi Los Angeles Deneyi’dir. İngiliz standartlarında ufalanma deneyi yapılır. Belirli çaptaki agrega çelik silindir kapta preslenir. Ufalanmaya yol açan basınç kuvveti agreganın ufalanmaya karşı dayanımını verir. Bu kuvvetin aşınmaya karşı dayanımı betonlarda 10 ton, normal betonlarda 5 tonu aşmalıdır.
2.6.
Zararlı Maddeler ve Taneler • Zararlı maddeler betonu parçalar yada aderansa olumsuz etkiler. • Şeker vb. prizi gecikleştirir. • Nitrat tuzları betondaki donatıyı paslandırır.
2.7. • • • • •
2.8.
Agregadaki Organik Madde Bulunması Çimento Prizi ve sertleşmesi üzerinde olumsuz etkisi vardır. Organik maddeler hidrofob olması kristal oluşumunu etkiler. Betonun renk değişimine neden olur. Beton yüzeyinde patlamalar olabilir. Organik madde varlığı renklendirme deneyi ile anlaşılır. 1lt. suya 30gr. NaOH eklenir. Renk değişimi olur: Eriyik Rengi Organik Madde Agreganın Kullanımı Renksiz – Hafif Sarı Hiç yada az Kaliteli beton üretiminde Safran Sarısı Az Normal işlerde Kırmızı Var Önemsiz İşlerde Kahverengi Çok var Kullanılmaz Agregalarda Kil – Silt Bulunması
• •
2.9. •
Agrega tanelerine yapışan kil, silt gibi koloidal yapılı tanelerin fazla bulunması: Yoğurma suyunun miktarını arttırır. Hacim değişikliklerine yol açar. Hidratasyonu geciktirir. Rötreyi arttırır. Kil ve silt oranının az miktarları beton işlenebilirliği ve su geçirmezliğini arttırır. Deney: Örnek alınıp kurutulup tartılır (P0). Kum belirli bir hacimdeki kaba konur ve üzerini kaplayacak şekilde su dökülür. Kap 15 saniye bu şekilde sarsılır. Üstünde su dökülüp doldurulur ta ki su berraklaşıncaya kadar. Sonra kaptaki kum etüvde kurutulur ve tartılır (P1). (P0- P1)/ P0 içindeki kil silt oranını verir.
Sülfatın Varlığı SO3 miktarı arttıkça %1’den fazla olmamasına dikkat edilmemelidir.
2.10. Agrega – Alkali Reaksiyon Oluşturan Maddeler • Alkali oksitler, aktif silis içeren agregalarla reaksiyona girip zamanla büyüyen silikat jeli oluşturur. Na, K, Ca içerir. Betonun hacim sabitliğini bozar, ağ şeklinde çatlaklar oluşur. • Çimentodaki alkali oksit oranı kullanılan kilin kimyasal yapısına bağlıdır. • Çimentodaki alkali oksit oranı (Na2O + 0.685 K2O) %0.6’dan büyük ve agrega aktif silis bulundurursa olay meydana gelebilir. • Aktif Silis İçeren Agregalar: Volkanik Cam, Riyolit, Andezit, Dazit ve tüfleridir. • Dolomit ve kalker karışımı taşlarda hacim genleşmesi olayına rastlanır ancak bunun alkaliagrega reaktifliğiyle ilgisi yoktur. MgCO3 su etkisiyle Mg(OH)2’ye dönüşür ve suyun taş içersine girmesini sağlar. Taşın içindeki kil damarıyla temas edince şişer ve agregayı patlatır. 2.11 Çeliğe Zarar Veren Maddeler • Nitrat ve halojenürler bulunmamalıdır. • Korozyona yol açmayacak klorid içeriği İngiliz Standartlarında %0.4’tür. Amerikan Standartlarında yapılarda %0.15, prefabrikte %0.06, nem etkisinde kalmayacak yapılarda %1 diğer yapılarda %0.3’tür. Türkiye Şartnamesinde klorid sınırı %0.1’dir. • Agregada klorid içeriği agrega kütlesinin %0.05ini aşmamalı 2.12 Agrega Islahı ve Depolanması • Ağır Ortamda Ayrıştırma: Zararlı hafif maddeler ağır bir sıvı ortamdan geçirilerek ayıklanır. Sıvıda yüzen maddeler toplanır. • Su içinde Titreşim: Hafif maddelerin yüzeye çıkması sağlanır. En üst tabaka alınır. • Akıntı Yöntemi ile Yıkama: Hızlı bir su akıntısı ile yüzebile hafif maddeler uzaklaştırılır. • Kırma: İnce agrega bulunabilecek zayıf, kırılgan ve kusurlu taneler konkasörlerle kırılır. • Agrega grupları karıştırılmamalıdır ve kirlenmemelidir. • Agregadaki suyun drenajını sağlayabilecek önlemler alınmalıdır. 2.13 Agregaların Jeolojik Özellikleri • Beton agregası olarak değerlendirecek kayaçların şu özellikleri sakıncalı olabilir: Dayanımı düşük kayalar, su etkisinde hacim değişikliği yapanlar, betonda sülfat etkisi yapanlar, çimento ile alkali-agrega reaksiyonu yapanlar, değişik kimyasal reaksiyon yapanlar. • Geometrik forma sahip minerallere kristal denir. Amorf Kristal şekilsiz olanlarıdır. • Silika Mineralleri( Kuvars): Kum ve çakılın önemli bir bileşimidir. • Kaolinasyon: Feldspatların su ve hava etkisiyle bozularak kile dönüşmesidir. • Mikalı Mineraller: Tek yönlü dilimli mineraller olduğundan yapı malz. olarak uygun değildir. • Kil Mineralleri: Montmorilloitin betonyer içinde ayrışabilir. • Zaolitler: Çimento ile alkali-silika reak. ve hacim değişiklikleri yapabilir. Betonda kullanılmaz • Karbonat Minerali: Düzgün köşeli olarak kırılıp asitlerden zarar görürler.
• •
Sülfat Mineralleri: Barit harici sülfatlı agrega içeren betonlar / harçlar sülfattan zarar görür. Demir Sülfat Mineralleri: Markasit ve bazı tür piritler ve piriotitlerin harç ve beton içinde reaktif olanları, doygun kireçli suya batırmakla anlaşılır. Kahverengi terleme yapar. • Demir Oksit Mineralleri: Çimento hammaddesi ve özel betonlarda ağır agrega olabilirler. • Serpantinler: Kolay ayrışır agrega olarak kullanılmaz. Amfibol piroksen grubu beton için uygun minerallerdir. Serpantinler su etkisinde hacimleri oynar. • Magmatik Kayaçlar: Eğer ayrışmamışlarsa iyi yapı malzemesidirler. Bazalt basınç dayanımı (400-650 MPa) ayrışmış bazalt kayalarının 100 MPa’ya düşen basınç dayanımı vardır. Taş yünü özelliği de vardır. Isı ve ses yalıtımında kullanılır. • Şeyller: Beton yapımında ana madde olarak kullanılabilirler • Kalker: Yol malzemesi olarak yol yapımında, beton malzemesi, kaplama malzemesi ve kireç üretiminde, çimento yapımında ana madde olarak kullanılır. 3. BETON • Değişik boyutlarda agrega, çimento ve su karışımından oluşan bağlayıcı harç ile bileşimi sonucu, zamanla sertleşip dayanım kazanan kompozit bir malzemedir. • Çimento, kum ve iri agregaları birbirine bağlar. • Kum agrega taneleri arasındaki boşlukları doldurarak betonun kompasitesini arttırır. • İri agrega taneleri betonda iskelet görevi yapar; dış kuvvetlere karşı korur. • Betonun üretimi için; o Taze beton kütlesi işlenebilir ve kalıba yerleştirilecek kıvamda olmalıdır o Beton kütlesi sertleşince, istenen işlevleri yerine getirebilmelidir. (İstenen mekanik dayanım ve dış çevre koşullarına karşı dayanıklılık) o İstenen işlevleri yerine getiren betonun maliyetini minimum olmalıdır. 3.1.
Betonun Genel Özellikleri
3.1.1. Basınç Dayanımı • Beton pratikte sadece basınca çalışır. • Basınç dayanımı betonun tüm olumlu nitelikleriyle paralellik gösterir. Örneğin yüksek basınç dayanımına sahip betonun; kompasitesi yüksektir, serttir, geçirimsizdir, dış etkilere dayanıklıdır, aşınması azdır. • Afet yönetmeliğinde deprem bölgelerinde C20 sınıfının altında beton üretimi yasaktır. • TS’larındaki beton karakteristik basınç dayanımı fck, 15cm çaplı, 30cm yükseklikli silindirlerden elde edilecek basınç dayanımlarından %10 daha fazladır. • Basınç dayanımı küp örneklerde de yapılabilir. Bunlar katsayılarla silindir örnek formatı dönüştürülebilir. • Aynı malzemelerden hazırlanmış, aynı koşullarda saklanmış betonun değişik yaşlardaki basınç dayanımlarının oluşması büyük ölçüde kullanılan çimento tipine bağlıdır. Ör/ Traslı çimento için fC,7/fC,28 = 0.65 Yüksek dayanımlı çimento için fC,7/fC,28 = 0.80’dir. a. Çimento ile ilgili Faktörler • Betonun dayanımı, çimento hamurunun dayanımını kaybetmesiyle sonlanır. • Çimento dozajının artması ile çimento hamurunun hacmi artar. Bu durum betonun büyük dayanımlar kazanmasını sağlar. Dozaj: 1m3 betondaki kg cinsinden kullanılan çimento. • Çimento miktarı çok fazlalaşırsa rötreye neden olur; çekme dayanımını da azaltır. • Çimento miktarı agrega granülometrisine bağlıdır. İnce agrega fazla ise agregaların etrafını kaplamak için gereken çimento miktarı artar. Agreganın en büyük boyutu D büyüdükçe gereken çimento miktarı azalır. 550 C min = 5 D
• Çimentoların hidratasyon hızlarına bağlı olarak, betonların da dayanımları zamana bağlı olarak, farklı oranlarda artar. b. Yoğurma Suyu ile ilgili Faktörler • Çimentonun hidratasyonunu başlatır • Kum ve iri agrega tanelerini ıslatarak, betonun işlenebilme yeteneğine sahip olmasını sağlar • Beton dökülürken su, en uygun değerden; o az katılırsa hidratasyon tamamlanmaz, işlenebilirlik düşer, boşluklu yapı oluşur o çok katılırsa betonda fazla boşluk bırakır. • Hidratasyon için gerekli su miktarı çimento ağırlığının %14’üdür. Adsorblanmış jel suyuyla birlikte bu %25’tir. Betonun işlenebilmesi için gerekli suyla birlikte %50-65 arasındadır. • Hidratasyon ve jel yapı için gerekli suyun fazlası beton sertleştikten sonra buharlaşarak beton içinde kılcal boşlukları oluşturur; basınç dayanımını düşürür. • Akışkanlaştırıcı ve süper akışkanlaştırıcı beton katkı maddeleriyle W/C≤0.25 kadar düşer. • W/C oranının belirli bir değere kadar düşmesi betonun dayanımı artar. c. Kompasitenin Dayanım Üzerinde Etkisi • Boşluk oranı az betonun elastiste modülü büyüktür ve dayanımı fazladır. • Agrega ile çimento hamuru arasındaki boşluklar aderansı azaltır; dayanımı düşürür. d. Dış Etkiler - Kür Koşulları • Priz ve sertleşme sırasında betona çevre koşullarının etkisi fazladır. • Sıcaklık derecesinin ve rutubet oranının yüksekliği, hidratasyonu hızlandırması nedeniyle, betonun dayanım kazanma hızını arttırır. • Ortamı duygun rutubette tutmak kaydıyla sıcaklık 70-900C’ye çıkartılarak dayanım kazandırma hızı arttırılabilir. (Hidratasyonu hızlandırma) • Bağıl nemin %50’nin altına düşmesi beton içindeki suyun buharlaşmasına neden olur. • Buharlaşmanın fazlası erken rötreye ve çatlaklı bir yapının oluşmasına neden olur. • Betonun sertleşme süresi olgunluk derecesine göre belirlenir. n
O.D. = ∑ t i (θ i + 10) i =1
e. Deney Koşulları - Örnek Şekli ve Boyutları • Küp dayanımı 20x20x20 ayrıtlı küpler üzerinde yapılır. Örnek boyutu küçülürse, içerdiği kusurlu tane azalacağından, uygulanacak basınç değeri artar. • Silindir dayanımları r=15, h=30 olan silindirler üzerinde yapılır. • Silindir örneklerin h/d = 2.0 olması gerekir. (Döşeme karotunda bu mümkün değildir.) • Silindir örnekler daha güvenilir sonuçlar verir. • Beton zamana bağlı şekil değişimi gösteren bir malzeme olduğundan yavaş yüklenen örneklerin dayanımı, hızlı yüklenen örneklerin dayanımından daha düşüktür. • Şantiyelerde dökülen betonun dayanım testleri; o Karot alma yöntemidir. Tahribatlı olduğundan çok gerek duyulmadıkça yapılmaz. En güvenilir sonucu verir. o Beton tabancası yöntemidir. Pratiktir. Deney sonuçlarının güvenilirliği deney yerinin seçimine, aletin ayarına bağlıdır. Betonun sertliğine bağlı sonuç verir. Amprik bağıntılar yardımıyla sonuca ulaşılır. 3.1.2. Betonun İşlenebilme Özelliği • Betonun kalıplar boyunca yayılarak mekanik dayanım kaybetmeden en az boşluklu dolmasına işlenebilirlik denir. • Beton agregasının granülometrisi, boyut, biçimi ve çimento miktarına bağlıdır.
• Kohezyonu iyi olan taze beton içindeki iri agrega taneleri; karıştırma, taşıma ve yerleştirme işlemleri sırasında kütleden ayrılmazlar. • Kararlı betonda su taze beton kütlesinden ayrılmaz.Buna terleme-kusma denir. Bir nedeni de segregasyondur. Diğer nedeni suyla temas eden çimento taneleri tek tek ıslanmak yerine bir arada toplanarak ıslanırlar ve gerekenden fazla su tutarlar; sonradan bu suyu kusarlar. • Terleme erken rötreyle ilişkilidir. • Taze betonda kohezyonu ve kararlılığı su/çimento ve agrega/çimento oranı etkiler. • SLUMP DENEYİ: Abrams konisine üç aşamada beton doldurulur, her bölümde Φ16 şişle 25 defa şişlenir. Koni kaldırılır ve beton çöker. Koni yüzeyinden olan düşey mesafesi ölçülür. Çökme miktarının fazlalığı işlenebilir olduğunu gösterir. • VeBe DENEYİ: Özel bir vibrasyon masası üzerinde silindir bir kap içine Abrams konisi yerleştirilir. Slump deneyindeki basamaklar tekrarlandıktan sonra bir disk yerleştirilir. Vibrasyon etkisiyle akışkanlaşan beton diski taşıyamaz ve disk ağırlığıyla tabana oturuncaya kadar geçen süre ölçülür. Kuru betonlar için geçerlidir. • Kalıbına dökülen betonun donatılar arasından geçerek, yayılarak kalıbı doldurması; bu işin kısa sürmesi, az enerji sarf edilmesini ve betonun homojenliğini kaybetmemesi istenir. 3.2. • • • • • • • •
•
Beton Bileşiminin Saptanması Beton, işlenebilme özelliğini yerine getirmek suretiyle, agrega çapını mümkün olan en büyük değerde alarak, en fazla iri agrega ve en az ince agrega kullanarak kompasitesi yüksek olacak şekilde üretilmelidir. Statik hesap sonucu, yapı elemanlarının boyutları, donatıları ve istenen beton kalitesi bellidir. İlk hesaplarda betonun bir miktar daha yüksek dayanımlı olmasına çalışılır. Buna amaç dayanım denir Beton üretiminde kullanılması gereken agregranın özellikleri deneylerle saptanmıştır. Zemin ve iklim koşulları bellidir. Beton üretim araçları beton kıvamı hakkında bilgi verir. Örneğin şişlenip tokmaklanacaksa akıcı, vibratörle sıkıştırılacaksa plastik kıvamda olmalıdır. Kıvama göre su miktarı hesaplanır. Betonun kullanım yeri durabilite yönünden önemlidir. En Büyük Agrega Tane Boyutu, betonun kullanılacağı yapı elemanının cins ve en dar kesitinin boyutu ile ilişkilidir. En dar kesitin kalıp genişliğinin 1/5’inden, döşeme derinliğinin 1/3’ünden küçük seçilmemelidir. Su Miktarının Seçimi, kuru yüzey-doygun durumundaki agreganın yüzeysel nem suyu ve ek olarak verilmesi gereken suyun toplamıdır. Bu toplam çimento ile büyük ölçüde bağıntılı değildir; betonun kıvamı, agrega tane dağılımı, tane şekli, yüzey alanı ve hava miktarına bağlıdır. Kıvamın Seçilmesi, randımanlı döküm ve homojen bir kütle oluşmasını sağlayacak en düşük değerdir.
3.3. Beton Üretimi • Malzemenin Hazırlanması, Kullanılan agregalarda fazla miktarda kil, silt, zararlı kimyasal madde veya organik madde varsa, bunların kullanılmadan önce yıkanması gerekir. • Malzeme Miktarının Ölçülmesi, Kaliteli beton üretimi için hacimsel değil ağırlık ölçümü yöntemiyle hesaplanmalıdır. • Betonun Karıştırılması, Betonun homojen bir bileşime sahip olmasını sağlayacak şekilde yapılmalıdır. En iyi karışımı düşey eksen etrafında dönen ve karıştırıcı paletleri ters yönde hareket eden cebri karıştırmalı tipler sağlar. Karıştırma süresi 10 dak. kadar basınç dayanımının arttırdığını ancak 10 dak. geçtiğinde taze betonda buharlaşma sonucu işlenebilirlik azalır.
•
•
•
Taze Betonun Taşınması ve Yerine Dökülmesi, beton en az darbe ve sarsıntı etkisinde kalacak ve homojenliğini kaybetmeyecek şekilde kalıbına dökülmesi gerekir. Döküm sırasında beton ayrışma yaratacak biçimde çok yüksekten serbest şekilde düşürülmemelidir. Eğer kademeli biçimde dökülecekse priz süresine dikkat edilip soğuk derz oluşmasına izin verilmemelidir. Su Altında Beton Dökümü, o Zorunluluk altında suyun boşaltılmaması halinde yapılır. o Bazı önlemler almak gerekir: Çimento dozajını 50 kg arttırmak; Taze betonun su içinde serbest düşmesini önlemek; Beton dökümünü suyun hareketsiz olduğu zamanlarda yapmak; Beton dökülecek alanın batardolarla çevreleyerek betonu yatay ve düşey tabakalar halinde dökmek. o En çok tremi beton dökme yöntemi uygulanır. Tremi borusu ucunda hidrostatik kapaktan içeri su girmez, taze beton boruya girince kapak açılır ve türbülanssız şekilde dökülür. o Beton dökümü sürekli olmalıdır. o Beton dökümü öncesinde suyun dibi basınçlı su jetleri ile temizlenmelidir. o Kova ve çuval yöntemleri küçük hacimli işlerinde ve ön betonlama işlerinde kullaılır. Betonun Yerleştirilip Sıkıştırılması, o Ahşap kalıplarla istenen şekil verilebilir. Termik bakımdan izolandır, donmaya karşı betonu korur. Maliyeti fazla değildir. o Sıva gerektirmeyen düzgün düzeyli betonlara Brüt Beton denir. o Betonu yerleştirip sıkıştırmak, betonun kalıbın her yanına yayılarak donatıları kaplaması ve betonu sıkıştırarak hava boşluklarının dışarı atılmasını ve kompasitesini arttırmasını sağlanır. o Vibratör: Dış, İç ve Yüzeysel olmak üzere 3 tiptir. Dış vibrasyonda kalıp tamamen sarsılır. İç vibrasyonda vibratör beton içine daldırılır. Yüzeysel vibratörlerde tabla halinde yüzeyden uygulanır. o Vibratör frekansı 6000d/d’dan fazla olmamalıdır. o Vibratörle sıkıştırılacak beton tabakası 30cm’i aşmamalıdır. o Yerleşmiş komşu taze beton sarsılmamalıdır. o Vibratör kalıbın dibine daldırılıp yavaş yavaş yukarı çekilmelidir. o Kısa süreli vibrasyon yeterli sıkışma yaratmaz. Uzun süreli vibrasyonda su ve çimento toplanır, rötre kolaylaşır. o Vibrasyon yönteminde fazla su kullanılmamalıdır.
3.4. Olumsuz Hava Şartlarında Beton Dökümü • Sıcak hava koşulunda; o Beton dökümü için en olumsuz ortam sıcak, bağıl nemi düşük (kuru), güneşli ve rüzgarlı havalardır. Hava sıcaklığının artması buharlaşmayı arttırır. o Beton dökümü için en uygun hava sıcaklıkları gölgede 10-150C. 320C’ye kadar beton dökümü başarıyla gerçekleştirilebilir. Kütle betonları için 5-100C. o Hızlı buharlaşma sonucu kurumakta olan yüzeyde, çekme gerilmeleri meydana gelir ki beton henüz yeterli dayanım kazanmadığı için yüzeyde plastik rötre olur. o Bu çatlaklar, betonun çekme dayanımı düşürür; çevre koşullarına dayanıksız kılar; kimyasal maddelerden çok zarar görmesine sebep olur. o Sıcak havada karışım suyunu arttırmak gerekir. Betonun W/C oranını sabit tutmak üzere çimento arttırılmadığı taktirde betonun dayanımı düşer. o Alınacak Önlemler: Malzemeyi soğutmak; suyu soğutmak (en etkili); agregaları soğutmak; çimentoyu soğuk kullanmak; hidratasyon ısısı düşük çimento kullanmak; çimento dozajını en alt seviyede tutmak; beton döküm saatini değiştirmek; çelik kalıpları, donatıları sulamak, beton dökümünü hızlandırmak; priz geciktirici kullanmak. • Soğuk hava koşulunda;
o Hava sıcaklığının 50C’nin altına düştüğü günlerde önlemsiz beton dökümü sorunlar yaratır. o Alınacak önlemler: Erken dayanım kazanan beton üretmek; hidratasyon ısısı yüksek çimento kullanmak; düşük W/C oranında çalışmak; kimyasal hızlandırıcılar kullanmak, buhar kürü uygulamak, kalıp alma süresini uzatmak, malzemeleri ısıtmak (genelde kumun ısıtılması yoluna gidilir, agrega ısıtılabilir, su ısıtılabilir); beton dökülecek alanları ve kalıpları ısıtmak; donatı ve kalıpların buz ve kardan temizlenmesi için buhar püskürtme uygulanır. 3.5. Taze Beton Çatlakları ve Taze Betonların Korunması • Taze beton sarsılmamalıdır. İlk haftada betonun kuruması, donması, aşınması önlenmeli. • Betonda büzülmeden dolayı kuruyan dış yüzeyde çekme gerilmeleri yaratır; bu gerilmeler beton yeterli dayanıma ulaşmadan oluşursa rötreye neden olur. • Taze betonda çatlamanın bir nedeni de oturma çatlaklarıdır. Özellikle kiriş ve kalın döşemelerde üst düzeye yakın donatının hemen üstünde oluşur. • Betonun tüm mekanik özellikleri, olumsuz dış etkilere karşı dayanıklılığı, su geçirimsizliği çimentonun hidratasyonun gelişimine bağlıdır. • Taze betonun sıcaklığının ve neminin korunması oldukça önemlidir. Bunu, o Prizi tamamlayıp, sertleşme aşamasındaki beton yüzeyini ıslak tutmak. o Beton yüzeyini su geçirmez ile kaplamak. (Suyun hızlı buharlaşmasını önler) o Ortalama olarak şantiyede dökülen beton elemanlar, normal hava koşullarında en az günde 3 defa olmak üzere 1 hafta ıslak tutulmalıdır.
3.6. Rötre • Rötre betonda çatlakların oluşmasına ve betonarme donatıda parazit gerilmeler oluşturur. Çatlaklar, betonun geçirimliliğini arttırır, kimyasal etkilere ve dona dayanıklılığını azaltır, donatı korozyonunu kolaylaştırır; çekme dayanımını düşürür. • Parazit gerilmelerin oluşması, bu ek kuvvetleri karşılanmak için donatı kesiti arttırılmalı. • HİDROLİK RÖTRE: o Üretimi izleyen gün başlar. 5-6 ay yavaşlayarak devam edebilir. o Çimento hamurunun kuruması sonucu, önce kılcal boşluklardaki su buharlaşmakta, bu boşluklara jel suyu akımı başlamakta ve daha sonra jel suyu da kısmen buharlaşmaktadır. Sonuçta adsorbe su tabakası incelir, taneler yaklaşarak hacim büzülmesi görülür. o Eğer büzülen çimento hamuru suya batırılırsa adsorbe su tabakası kalınlaşır, taneler birbirinden uzaklaşır, hacim artar; buna ŞİŞME denir. • TERMİK RÖTRE: o Çimentonun hidratasyon ısısı ile ilgilidir. o Prizi sona eren ve sertleşmeye başlayan betonda, hidratasyon ısısının tüm kütleyi ısıtacak şekilde artmaması sonucu kütle soğumakta ve termik rötre meydana gelmektedir. o Hidratasyon ısısı tüm kütleyi ısıtamaz, kütle yer yer soğur.Dış kısımdaki betonun büzülmesi önlenir, iç kısım büzülmeye çalışır çekme gerilmeleri oluşup betonu çatlatır. Kütle betonlarında sorun çıkarır. • BÜNYESEL - PLASTİK RÖTRE: o Bünyesel rötre kaçınılmazdır. Hidratasyon sonucu hacimdeki azalmadan ileri gelir. o Plastik rötre çatlakları geniş yüzey alanlı tüm betonlarda görülür. Yapı güvenliğini tehdit etmez. Yüzeysel çatlaklardır 1mm’den derin değildirler. o Plastik rötre, buharlaşan su miktarının terleyen su miktarından fazla olduğu zamanlarda görülür; dış kısım kurumaya başlar, iç kısımlar büzülmeyi takip edemez yüzeyde oluşan çekme gerilmeleri ile yüzeysel çatlak oluşur. o Plastik rötre nedeniyle iri agregaların alt yüzeyinde hava cepheleri oluşur, aderans yeteneği azalır.
•
• • • •
KARBONATLAŞMA RÖTRESİ: o Prefabrik elemanlarda dikkate alınmalıdır. o Priz ve sertleşme sırasında ortamdaki CO2’nin betona difüzyonuyla karbo-alüminatlar oluşur. Bu da büzülme yaratır. o Rutubetin çok yüksek olduğu ortamlarda görülmez. Çimentodaki CaO, MgO, SO3 rötreyi azaltır, Jips, C2S’in fazlalığı rötreyi arttırır. Çimento dozajı ve hidratasyon ısısının yüksekliği rötreyi arttırır. Hava neminin düşüklüğü, rüzgarlı oluşu ve sıcaklık yüksekliği rötreyi arttırır. Karma suyu fazlası, agrega kalitesini düşüklüğü rötreyi arttırır.
3.7. Sertleşmiş Betonun Diğer Özellikleri • ÇEKME DAYANIMI o Betonun çekme dayanımı basınç dayanımının yaklaşık 1/10’udur. o Betondaki çatlakların ana nedenlerinin biri çekme dayanımı yetersizliğidir. o Hava alanları betonunda 28 günlük çekme mukavemetinin 28 kg/cm2 olması istenmektedir. Denetleme ise eğilme deneyine tabi tutarak yapılır. o Çekme dayanımını etkileyen faktörlerle basınç dayanımını etkileyen faktörlerin aynısıdır. Ancak en önemli faktör aderansın kuvvetliliğidir. o Beton çekme dayanımı deneyleri: 1. Eksenel Çekme Deneyi: Kayma ve artık gerilmelerden bağımsız saf çekme kuvveti düzeneği kurmak zorudur. Dikdörtgen prizmalar halindeki örneğin pres çenelerinde oluşan yöresel gerilmeler elemanları çenelerden kırdığından doğru sonuç vermez. Sekiz şeklindeki prizmatik örnekte ise gerilme yığılmaları nedeniyle doğru sonuç vermez. Rüsch silindir şekilli çene kısmı enkesiti arttırılmış deney örneğinde ise deney örneğini hazırlamak zor olacağından kullanılmamaktadır. 2. Brezilya Silindir Yarma Deneyi: Silindir deney örneği pres altına, dönmesi önlenecek şekilde yatay olarak yatırılır. Basınç uygulandığında yükün uygulandığı yerde basınç oluşmasına rağmen yükten biraz uzakta çekme gerilmeleri oluşur. • KESME DAYANIMI: o Yaklaşık olarak beton basınç dayanımının 1/5’idir. o Basit kayma etkisi altındaki elemanlarda oluşan asal çekme gerilmesi kayma gerilmesine eşittir. Kayma dayanımı, çekme dayanımından büyük olduğundan kayma dayanımının saptanması imkansızdır. o Kayma modülü, elastiste modülünün bir fonksiyonudur ve hesaplarda elastiste modülünün 0,4’ı kadar alınır. • AŞINMA DAYANIMI: o Yol, hava alanı, su borularında kullanılan beton aşınma etkisinde kalır. o Genellikle basınç dayanımı yüksek betonların aşınma dayanımı yüksektir. o Asıl aşınma etkisi agregaya gelir. Sert agregaların kullanılması betonun asıl aşınma dayanımını arttırır. Aşınmaya çok dayanıklı betonlar, granit, kuvartz kökenli agrega, demir parçacıkları, çelik tozu ve karborandum gibi yapay agregalar kullanılır. o Betonun aşınma deneyi, küp örnekler üzerinde aşınma tablasında yapılır. • DARBEYE DAYANIKLILIK: o Betonun darbeye dayanabilmesi için elastiste modülünün çok büyük olmaması gerekir. o Genellikle çekme dayanımını arttıran faktörler betonların darbe dayanımı da arttırır. • TERMİK GENLEŞME: o Termik genleşme katsayısı, beton kalitesine, ıslaklığına,vs faktörlere bağlıdır. o Agregaların termik genleşmesi mineralojik kökenine bağlı olarak değişir. o Sıcaklığa bağlı olarak betonun iç yapısında farklı gerilmeler doğabilir. • ELEKTRİKSEL DİRENÇ:Betonun içinde bulunan ve iyi iletken olan suyun miktarı ile ilgilidir • BİRİM HACİM AĞIRLIK:
o Uygun koşullarda üretilmiş betonun BHA’ı 2.2-2.4 kg/lt’dir. o Sertleşmiş betonun birim hacim ağırlığı, taze betonunkine kıyasla daha yüksektir. 3.8. Betonun f-ε Davranışı • Betonun düşük gerilmelerde yaklaşık olarak doğrusal bir f-ε davranışı gösterilebilir. ε ε ε • Voellmy bağıntısı f = f c 2 − ’dır. <1 için geçerlidir. εo εo εo •
En dıştaki lifin εo’a ulaştığında kırılma durumuna hemen ulaşılmaz, eleman yük taşımaya devam etmektedir. Bunun nedeni en dıştaki lif taşıma gücü kapasitesine ulaşınca, aşırı gerilmeleri daha az zorlanan komşu liflere aktarmasıdır.
3.9. Betonun Elastiste Modülü • Betonun doğrusal bir f-ε davranışı göstermemesi elastiste modülü için değişik tanımlar getirir. • SEKANT MODÜLÜ: f-ε eğrisinin herhangi bir noktasının koordinat merkezine çizilen doğrunun eğimidir. Gerilme değeri ile değişir. Emniyet gerilmelerine yakın gerilmelere maruz durumda bu modül iyi sonuç verir. • BAŞLANGIÇ E. MODÜLÜ: f-ε eğrisinin başlangıçtaki teğetinin eğimidir. Çok küçük gerilmeler için doğru sonuç verir. • DİNAMİK E. MODÜLÜ: Genel olarak en çok 2-4 dak süren bir basınç deneyinde f-ε eğrisinin başlangıç teğetinin eğimi olarak kabul edilir. Bu modül gerilme büyüklüğüne, gerilme artım hızına bağlı olmadığından diğer elastiste modüllerine göre daha güvenilirdir. • Elastiste Modülü; 1. f-ε eğrisi için kabul edilen fonksiyonun ε’a göre türevinin ε=0 değeri betonun elastiste modülünü verir. 2. Küçük gerilmelerde f
3.11. Betonun Yorulması • Çelik yapılarda olduğu kadar önemli değildir. • Betonarmede hareketli ve değişken yüklerin etkisiyle oluşan gerilme değişimi azdır. • Betonarme kirişler üzerinde yapılan yorulma deneyleri sonucu kirişlerin daha çok sonatı yorulması nedeniyle dayanım kaybettiği görülmüştür. • Prefabrik elemanlarda, kreyn kirişlerinde ve makine temellerinde dinamik yüklerden yorulma gözlenebilir. • Yorulma deneyinde, beton örneklere, statik dayanımları altında değişik değerlerde gerilmeler uygulanır ve her bir gerilmeye karşıt kırılmanın gerçekleştiği N sayısı bulunur. 3.12. Beton Üretiminin İstatistiksel Kalite Kontrolü • Proje dayanımı fcd beton sınıf dayanımıdır. Bu değer belirli güvenlik katsayılarına bölünerek boyutlandırmada kullanılır. • Şantiye mühendisi öyle bir beton üretmelidir ki bunların aritmetik ortalaması fcm, standart sapması σ ise hesaplanacak fck değeri en az fcd’ye eşit olsun. • Betonda kalite kontrolü, tüm yapı bittikten sonra yapılmaz, her aşamada üretilen her beton partisinde kontrol gerekir. 80m3’ü aşmamak şartıyla her üretimde BS25 altı için 3, üstü için 6 örnek alınmalıdır. Daha güvenilir sonuçlar için 9 örnek alınmalıdır. Bunların 3’ü 7.günde, 3’ü 28.günde diğer 3’ü de olumsuz koşullarda kontrol amaçlı saklanır. • Tüm yapının kabul veya reddinde ana kriter fck≥fcd olmalıdır. 3.13. Beton Katıkı Maddeleri • Katkı maddelerin miktarı çimento ağırlığının belirli yüzdesi olarak (en çok %5) hesaplanır, çoğunlukla beton karma suyuna eklenir. • Kurallarına uygun üretilmeyen betonları, katı maddeleri ile iyileştirmek mümkün değildir. • Katkı maddeleri, her çimento, agrega türü ve granülometrisi için uygun sonuç vermez. Katkı miktarı arttırmak/azaltmak gerekebilir. • Katkı maddelerinin yan etkileri de vardır. Bir özelliği iyileştirirken, diğer özelliği bozulabilir. İki farklı katkı maddesini bir arada kullanmak bazen olumsuz sonuç yaratabilir. •
•
• • • •
Betonun işlenebilme özelliğini arttırıcı katkı maddeleri: o Akışkanlaştırıcı ve su tutucular olmak üzere iki türdür. o Özellikle akışkanlaştırıcılar arasına giren en önemli kimyasal madde linyosülfattır. o Bunlar su içindeki hava habbeciklerinin çevresini sararak erimelerini sağlarlar. Yüzey gerilimi düşen suyun ıslatma yeteneği artar ve flokülasyon önlenir. o Linyosülfatlar bu nedenle betonun plastikliğini arttırırlar, hava sürüklerler, prizi geciktirirler. Dayanımı bir miktar düşürürlerse de dolaylı olarak beton dayanımı artar. o Zayıf dozlu prefabrik eleman, kütle betonu üretimi; sıvasız kullanılacak çıplak betonlar, su altına dökülen betonlar, pompa ve enjeksiyon şerbetleri, püskürtme betonda kullanılır. Betonun prizini etkileyen katkı maddeleri: o Priz hızlandırıcıların esas maddeleri: Klorürler (Ca, Na, Al, Fe, NH4); Alkali hidroksitler (Na, K, NH4 hidroksitleri); Alkali metal tuzları o Priz geciktirici katkılar C2S ve C3A’nın su içinde çözülmelerini kısıtlar veya su ile karışarak ilk çözülen Ca(OH)2’nin CaO++ iyonları üzerine geçirimsiz tabaka oluştururşlar. Hava sürükleyici katkı maddeleri: o Çok küçük çaplı küresel, birbiriyle bağlantısız, çok sayıda hava boşluğu yaratırlar. o Bu maddelerin esası sodyum abietatdır. Hafif Beton katkıları: o Gaz betonlarında alüminyum, çinko, magnezyum metal tozları çimento ile reaksiyona girerek H2 gazı çıkarıp betonda boşluklar yaratır. Bunun dışında aderansı arttırıcı PVA (polivinilasetat), PVC katkıları vardır. Rötre etkisini azaltacak genleşen çimentolar Grout vardır.
3.13. Durabilite • Betonun geçirimliliği çimento harcına bağlıdır. • Çimento harcındaki çatlak ve boşluklar, çoğunlukla yetersiz sıkıştırma, yetersiz bakım, kimyasal reaksiyona girmeyen fazla suyun terlemesi, buharlaşması gibi nedenlerle oluşur. • Hidratasyonun tam geliştiği olgun ve yoğun çimento harçlarında , kapiler boşluklar jel tarafından işgal edilir; ağ sistemindeki gözenekler tıkanır, dayanıklı ve geçirimsiz yapı oluşur. • Boşlukların dağılımı, bağlantı durumu çok önemlidir. • Geçirimsizlik kimyasal etkilere karşı dayanıklılığın artması bakımından çok önemlidir. • Geçirimsizlik Darcy deneyi ile anlaşılır. • Dozajın 300 kg/m3 üstünde olması geçirimsizliği sağlar. • Geçirimsizlik için W/C oranı, max dayanımı sağlayan W/C oranından biraz fazladır. • Geçirimsizliği arttırmak için 0,2mm’den küçük tanelerin bulunmaması gerekir. Tanecikler su etkisiyle şişer ve boşlukları tıkayıp geçirimsizliliği arttırır. • Beton bakımı iyi yapılmazsa rötre çatlakları geçirimliliği arttırır. • Çabuk sertleşen çimentolar geçirimlilik yönünden iyi değildir. 3.14. Betonların Donma - Çözünme Dayanıklılığı • Jel boşluklarındaki suların 0oC’nin çok altındaki sıcaklıklarda dahi kristalleşip donmazlar ve betona zarar vermezler. • Çimento hamurundaki kılcal boşluk suyun donması sırasında asıl zararı oluşturur. Bu boşluklara girebilen su dıştan içeri doğru donmaya başlayınca jel boşluklarındaki suyuda çekerek hacmini genleştirir. • Çimento hamurunun donmaya dayanıklılığı W/C oranına ve beton içerisindeki hava yüzdesine bağlıdır. Hava sürükleyen katkı maddeleri, beton hacminin %4-6 oranında dağınık hava boşlukları oluşturur. • Agreganın donmaya dayanıklılığı agrega çapına, kılcal boşluk oranına ve betona gömülü durumda suya doygın hale gelip gelmemesine bağlıdır. • Beton için en elverişsiz koşul, geceleri donma ve gündüzleri sıcaklığın yükselip buzların erimesidir. 3.15. Yüksek Sıcaklıklara Dayanıklık • Beton kısa süreli 250oC’yi aşmayan sıcaklıklara dayanıklıdır. • Normal Portland Çimentosu ile yapılmış beton 100-150oC arasında değişime uğramaya başlar. Önce kılcal sonra jel suyu buharlaşır • 300oC’den sonra alüminli ve demir oksitli bileşenlerde kristal suyunu kaybetmeye başladığından basınç dayanımı düşer. • 400oC civarında Ca(OH)2 CaO’ya dönüşür; hacim %30 azalır. Silis jelleri parçalanmaya başlar. • 600oC’nin üstünde betonun tüm öğeleri harap olur. Dayanımının %80’ini kaybeder. • Alçı yada perlit sıvalı vetonlar yangına daha çok dayanırlar. • Kalkerin kirece dönüşümü 900oC olduğundan kalker agregalı betonlar yangına daha iyi dayanır • Yüksek sıcaklığa dayanım için alüminli çimento kullanılması gerekir. Agrega olarak bazalt, barit, magnetit, limonit, yüksek fırın cürufu, şamot kullanılmalıdır. • Çok yüksek sıcaklıklarda siliminat, koridon ve kromit’in agrega olarak kullanılmalı. 3.16. Kimyasal Etkiler • Betonların kimyasal yönden zarar görmesinde ağırlık, çimento hamuru fazında ve çimento hamuru ile agrega taneleri arasındaki aderansın bozulmasıdır. • Çimento hamurunun hacim sabitliğini bozan kimyasal öğeler: Çimento içinde bulunan CaO, MgO, SO3. • Beton Karma Suyu: Asit niteliğinde olmamalıdır. Sülfat içeriği 0.002 aşmamalıdır. Su içinde NH4+, Mn+2, Mg+3 gibi anyon ve katyonlardan kaçınmalıyız. Çamurlu suların konsantrasyonun 2000 ppm’den az olması gerekir.
• • • • • •
Prizi geciktirmeleri açısından Pb, Zn tuzları gibi ağır metal tuzları ve oksitlerinden kaçınılır. NaCO3 prizi hızlandırır. Şehir sularındaki CaCO3 ve MgCO3 400 ppm’e kadar zararsızdır. Çimento ağırlığının %0.03-0.15’i gibi düşük oranda şeker varlığı priz süresini geciktirir. Deniz suyundaki Na+ prizi geciktirmesi önemli değildir ancak Cl- ‘nin donatıyı paslandırması zararlıdır. Korozyon riskini azaltmak için; pas payı arttırılmalı, beton su geçirmez halde imal edilmeli, hava sürükleyici katkı maddesi kullanılmalıdır. Deniz etkisine açık elemanlarda W/C≤0,44 olmalı, pas payı ≤8cm Beton bünyesindeki boşluk sistemine sızabilen sıvı veya gaz formundaki zararlı maddeler betonda hasara sebep olur.
3.17. Karbonatlaşma ve Donatı Korozyonu • Pas payı, alkali ortam oluşturarak çelik donatıyı korozyona karşı korur. Bunun nedeni çimentonun karma oksitleri C2S ve C3S’nin hidratasyon sonucu Ca(OH)2’dir. • Alkali ortam, serbest kirecin reaksiyona girerek Ca(OH)2 oluşturmasıyla, KOH ve NaOH gözeneklerdeki pH’ın değerini yükseltir. • Beton içindeki alkalitenin doğal bir şekilde azalması, Karbonatlaşma adı verilen bu olay sonucu, betonun bazik ortamı bozulup, çelik donatı paslanır. • Yüksek alkali ortamlarında bile betona dıştan zararlı maddeler sızarak betona ve çelik donatıya zarar verir. Kloridler, sülfatlar, sülfitler, nitratlar, asit etkileri doğrudan veya elektrolit ortam oluşturarak korozyona neden olur. • KLORİD KOROZYONU: Karbonatlaşarak alkali özelliği yitirmiş, geçirgen betonarme elemanlarının yüzeyinden kapiler boşluk ve çatlaklardan çeliğe ulaşan Cl- yol açtığı iki aşamalı ve sürekli bir reaksiyondur. • Magnezyum Tuzlarının etkisi: MgSO4 ve MgCl2 gibi Mg tuzları, betondaki Ca(OH)2 ile reaksiyona girerek, yumuşak ve jelatinimsi bir madde olan Mg(OH)2 oluşturur. • Amonyum Tuzlarının etkisi: Amonyum karbonat, amonyum oksalat, amonyum florür dışındaki amonyum tuzlarının betondaki Ca(OH)2’i çözücü etkisi vardır. • Sertlik derecesi düşük suların etkisi: Çözünmüş Ca ve Mg tuzları içeren sular betondaki Ca(OH)2’yi çözebilir.
